KR20150005828A

KR20150005828A - 스크래치 자가복원 도료 조성물

Info

Publication number: KR20150005828A
Application number: KR1020130079145A
Authority: KR
Inventors: 장선호; 정순준; 정기연; 전호탁; 최영훈; 오대근; 김영석; 안재범
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 노루비케미칼; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-01-15
Also published as: CN104277702A; US20150011694A1; KR101488316B1; DE102013114833B4; CN104277702B; DE102013114833A1; US9023934B2

Abstract

본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 도료 조성물 중량에 대하여, 분지화 폴리에스터 수지 30 ~ 40 중량%; 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 40 중량%; 반응촉매제 0.2 ~ 0.5 중량%; 및 반응지연제 0.99 ~ 9.0 중량%를 포함하며 건조시간이 단축되고 가사시간이 연장되는 스크래치 자가복원 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

스크래치 자가복원 도료 조성물{Paint composition for scratch self-recovering}

본 발명은 경화속도 조절이 가능한 스크래치 자가복원 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분지화된 폴리에스터 수지, 아크릴 폴리올 수지, 경화제, 광안정제 및 반응촉매제 등을 포함함으로써, 건조시간이 단축되고 가사시간이 연장되는 스크래치 자가복원 도료 조성물에 관한 것이다.

최근 자동차 내장 부품은 고급화의 일환으로 블랙 하이그로시 사양이 다수 적용되고 있는데, 하이그로시 적용 시에 발생되는 스크래치는 상품성을 저감시켜 소비자 불만을 증대시키는 원인이 되고 있다.

일반적으로 자동차 내장재 부품 등에 발생되는 스크래치는 소비자에 의해 발생되는 생활 스크래치가 대부분인데, 자동차 내장 부품의 고급화를 달성하기 위해 스크래치 발생을 최소화시키는 것에 대한 연구가 진행 중에 있다.

이와 관련하여, 종래에는 도막의 경도를 높여 스크래치 발생을 방지하거나,일본공개특허공보 제2000-293895호에 개시된 바와 같이 나노 크기의 실리카 또는 알루미나를 이용하여 경도를 높이는 방법 등이 연구되고 있으나, 스크래치 방지에는 한계가 있으며, 발생된 스크래치는 사라지지 않는 문제가 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0643335호에 개시된 바와 같이 아크릴, 지방족 폴리에스터 등을 이소시아네이트와 반응시켜 이루어지는 우레탄 분자구조의 탄성을 이용하여 스크래치 자가복원 성능을 구현하고자 하였으나, 물성이 떨어져 자동차 내장부품의 물성을 만족시키지 못하며, 건조속도가 저하되어 산업용으로 이용하는 것이 어려운 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄성을 극대화하기 위한 분지화된 폴리에스터 수지, 물성 향상을 위한 경질의 아크릴 폴리올 수지, 경화속도 향상을 위한 경화제 및 반응 촉진을 위한 반응촉매제 등을 포함함으로써, 반응을 촉진하여 건조시간 단축 및 가사시간 제어가 가능한 도료 조성물을 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스크래치 자가복원 도료 조성물은 전체 도료 조성물 중량에 대하여, 분지화 폴리에스터 수지 30 ~ 40 중량%; 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 40 중량%; 반응촉매제 0.2 ~ 0.5 중량%; 및 반응지연제 0.99 ~ 9.0 중량%를 포함하며 건조시간이 단축되고 가사시간이 연장되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 반응촉매제는 디부틸 틴 디라우레이트이고, 상기 반응지연제는 디케톤 화합물인 것이 바람직하며, 상기 디케톤 화합물은 2,4-펜탄다이온인 것이 더 바람직하다.

한편, 상기 도료 조성물은 도료 조성물의 경화를 위하여 경화제 20 ~ 30 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 경화제는 핵사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트 알로파네이트 트라이머가 중량비 1 : 1~3 으로 혼합된 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 도료 조성물은 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화나 변색 등을 방지하는 상기 도료 조성물은 광안정제 0.5 ~ 2 중량%를 더 포함하는 것이 바람직한데, 상기 광안정제는 Tinuvin 400 및 Tinuvin 292가 중량비 2~3 : 1로 혼합된 것이 더 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는 분지화된 폴리에스터 수지를 포함하고 다관능 이소시아네이트를 사용함으로써 종래 폴리에스터 수지에 비해 우레탄 결합을 최대화하여 탄성에 의한 복원력을 극대화할 수 있다.

또한, 경질 수지인 아크릴 폴리올 수지 등을 포함함으로써, 자동차 내장재에 적용할 수 있는 수준의 물성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

게다가, 촉매를 함께 사용함으로써 건조시간을 단축시킬 수 있으며, 가사 시간 연장이 가능한 효과도 있다.

뿐만 아니라, 스크래치의 자가복원 성능을 구현하여 내장재의 사용수명이 연장되고, 내장재의 고광택 도장을 추가 비용 없이 유지할 수 있는 등 다양한 효과를 구현할 수 있다.

도 1은 인위적으로 스크래치를 발생시킨 본 발명의 도료 조성물이 적용된 시편 표면사진이고,
도 2는 상기 도 1의 시편을 24시간 동안 방치한 후 시편 표면사진이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 분지화 폴리에스터 수지, 아크릴 폴리올 수지, 경화제, 광안정제 및 반응촉매제 등을 포함하는 스크래치 자가복원 도료 조성물로서, 도막에 발생된 스크래치 등이 시간이 경과함에 따라 자가 복원되는 기능이 있다.

페인트나 에나멜 등이 포함되는 도료(Paint and varnish , 塗料)는 고체 물질의 표면에 칠하게 되면, 고체막을 만들고 고체의 표면을 보호하고 아름답게 하는 유동성 물질의 총칭으로 수지, 안료, 경화제 및 분산제 등의 혼합물이다.

폴리우레탄(Polyurethane) 도료는 우레탄결합이 있는 도료를 총칭하며, 사용목적에 따라 알키드 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에스테르 변성 아크릴 폴리올 및 아크릴 폴리올 등으로 분류된다. 본 발명에 적용되는 폴리에스터 폴리올 수지 및 아크릴 폴리올 수지의 수산기(Hydroxy group, -OH)는 경화제에 포함되어있는 이소시아네이트기(Isocyanate, -NCO)와 반응하여 우레탄결합(-NHCOO-)을 형성하며 도막의 물성을 향상시키는 폴리우레탄 도료이다.

상기 폴리우레탄 도료는 경화 후 분자간 화학 결합에 의해 3차원 망상구조를 형성하여 도막의 유연성이 증가하므로 외부 힘에 의한 스크래치 등으로 상기 폴리우레탄 도료가 변형되어도 원래 상태로 회복하는 성질이 강하며 열가소성 탄성체에 비해 변형이나 열에 대한 내구성도 우수하고 도막의 외관 및 도장 작업성이 우수한 특징이 있다.

이하에서 본 발명의 구성 성분 및 그 함량에 대하여 상세히 살펴본다.

1. 구성 성분

(1) 분지화 폴리에스터 수지

일반적으로 폴리에스터 수지는 다가 카르복실산 및/또는 그의 산 무수물과 같은 산 성분과, 다가 알코올의 축합 반응에 의해 얻어진다.

폴리에스터 수지를 구성하는 산 성분으로는 일반적으로 다염기산 성분을 사용하고, 필요에 따라 모노카복실산이 사용된다. 상기 다염기산 성분에는 방향족 다이카복실산, 지방족 다이카복실산 또는 지환식 다이카복실산 등이 있다.

구체적으로, 상기 방향족 다이카복실산에는 테레프탈산, 아이소프탈산, 프탈산, 무수 프탈산, 나프탈렌다이카복실산 또는 바이페닐다이카복실산 등이 있다.

또한, 상기 지방족 다이카복실산에는 옥살산, 말론산, 석신산, 무수석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산 또는 도데케인2산, 및 수첨 다이머산 등의 포화 지방족 다이카복실산과 퓨마르산, 말레산, 무수 말레산, 이타콘산, 무수 이타콘산, 시트라콘산, 무수 시트라콘산 또는 다이머산 등의 불포화 지방족 다이카복실산 등이 있다.

또한, 상기 지환식 다이카복실산에는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산, 1,3-사이클로헥세인다이카복실산, 1,2-사이클로헥세인다이카복실산, 2,5-노보넨다이카복실산, 무수 2,5-노보넨다이카복실산, 테트라하이드로프탈산 또는 무수 테트라하이드로프탈산 등이 있다.

폴리에스터 수지를 구성하는 알코올 성분으로는 일반적으로 다가 알코올 성분을 사용하고, 필요에 따라 모노 알코올을 사용할 수 있다. 상기 다가 알코올 성분에는 지방족 글라이콜, 지환식 글라이콜 또는 에터 결합 함유 글라이콜 등이 있다.

구체적으로, 상기 지방족 글라이콜에는 에틸렌글라이콜, 1,2-프로페인다이올, 1,3-프로페인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 2-메틸-1,3-프로페인다이올, 1,5-펜탄다이올, 네오펜틸글라이콜, 1,6-헥세인다이올, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 1,9-노난다이올 또는 2-에틸-2-뷰틸프로페인다이올 등이 있다.

또한, 상기 지환식 글라이콜에는 1,4-사이클로헥세인다이메탄올 등이 있다.

또한, 상기 에터 결합 함유 글라이콜에는 다이에틸렌글라이콜, 트라이에틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 2,2-비스[4-(하이드록시에톡시)페닐]프로페인과 같은 비스페놀류(비스페놀A)의 에틸렌옥사이드부가체, 비스[4-(하이드록시에톡시)페닐]설폰과 같은 비스페놀류(비스페놀S)의 에틸렌옥사이드 부가체, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜 또는 폴리테트라메틸렌글라이콜 등이 있다.

한편, 2작용기의 알코올 화합물만을 사용하여서는 분지화된 폴리에스터 수지 합성에 어려움이 있으므로, 3작용기 이상의 글리세린, 트라이메틸올에테인, 트라이메틸올프로페인 및 펜타에리트리톨 등의 분지화 단량체의 하나 이상이 포함되어야 한다.

상기 분지화 단량체의 다른 예로는 다작용성 산 또는 글리콜 등이 있는데, 예를 들어 트라이멜리트산, 트라이멜리트산 무수물, 파이로멜리트산 이무수물, 트라이메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 시트르산, 타르타르산 또는 3-하이드록시글루타르산 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.

바람직하게 상기 분지화 단량체는 트라이멜리트산 무수물, 파이로멜리트산 무수물, 글리세롤, 솔비톨, 1,2,6-헥산트라이올, 펜타에리트리톨, 트라이메틸올에탄, 및 트라이메스산에서 하나 이상의 성분을 포함한다.

이와 같은 분지화 폴리에스터 수지는 폴리이소시아네이트와 반응후 우레탄 구조를 형성하여 스크래치 발생 시 탄성으로 복원할 수 있는 자가복원 성능을 구현할 수 있다.

이 때, 상기 분지화 폴리에스터 수지는 전체 도료 조성물 중량 대비 30 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35중량%이고, 중량평균 분자량은 4000~7000이며, 수산기 함량이 4~6%로 설계하는 것이 바람직하다.

상기 분지화 폴리에스터 수지가 30 중량% 미만인 경우에는 도료 조성물의 물성은 향상되지만 스크래치 복원 성능이 구현되기 어려우며, 40 중량% 초과인 경우에는 도막의 끈적임 발생으로 작업성이 저하될 수 있으며, 반응성이 떨어져 인반적인 건조조건에서는 충분한 우레탄 가교결합이 이루어지기 어렵다.

(2) 아크릴 폴리올 수지

상기 아크릴 폴리올(Acryl polyol) 수지는 수산기(-OH)를 가진 아크릴 모노머(Monomer), 스틸렌 모노머 등을 공중합시킨 폴리머이다. 일반적으로 아크릴 폴리올 수지는 라디칼 중합개시제의 존재 하에 각종 중합성 모노머와 수산기를 함유한 아크릴 모노머를 용액 중합과정을 통해 제조될 수 있다. 아크릴 폴리올 수지가 포함된 도료 조성물의 물성은 아크릴 모노머의 종류, 조성비, 분자량 및 수산기가 등에 영향을 받으며, 속건성, 내후성, 내약품성 및 기계적 물성 등이 우수한 특징이 있다.

이와 같은 아크릴 폴리올 수지는 분지화 폴리에스터 수지의 부족한 물성을 보완하는 역할을 하며 적절한 배합으로 자동차 내장부품에 적용가능한 물성을 확보할 수 있다.

이 때, 상기 아크릴 수지는 전체 도료 조성물 중량 대비 30 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 10 중량% 미만인 경우에는 끈적임이 증가하여 경도가 저하될 수 있으며, 30 중량% 초과인 경우에는 스크래치 복원 성능이 떨어지며 충격 및 굴곡성에 의해 도막 깨짐(Crack)이 발생할 수 있다.

또한, 상기 아크릴 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 6,000∼15,000 범위이며, 산가 3∼10mg/KOH, 수산기 함량 1∼5%, 유리전이온도 40∼50℃인 것을 사용하는 것이 도막의 끈적임을 최소화하는데 바람직하다. 이러한 아크릴 수지는 고형분 함량이 40 중량% 이상인 것을 사용한다. 구체적으로, 아크릴 수지에는 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르와 같은 비닐형 이중결합을 갖는 단량체들을 열분해 개시제 하에서 라디칼 용액중합하여 제조된 생성물을 사용할 수 있다.

(3) 경화제

상기 경화제는 도료 조성물의 경화를 위하여 첨가되는 것으로, 무황변성과 내후성이 우수한 핵사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDI trimer) 및 경화속도 향상을 목적으로 헥사메틸렌 디이소시아네이트 알로파네이트 트라이머(HDI allophanate trimer, 바람직하게 4~4.5의 NCO 관능기를 가짐)를 중량비 1 : 1~3 혼용으로 사용하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 경화제는 전체 도료 조성물 중량 대비 20 ~ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 28중량%인데, 20 중량% 미만인 경우에는 도료의 경화가 일어나지 않아 도막의 물성 확보가 어려우며, 30 중량% 초과인 경우에는 가사 시간이 짧아져 작업을 하기 어려운 문제가 있다.

(4) 광안정제

광안정제는 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화나 변색 등을 방지하며, 자외선 차단, 빛에너지 흡수 및 전환, 자유 라디칼 제거기능 등의 역할을 하는 데, 자외선 흡수계(UV absorbers) 및 입체 장애 효과를 지닌 유기아민계 화합물인 자외선 저해 아민광안정화제(UV hindered amine light stabilizer)계를 적절히 혼합해서 사용한다.

구체적으로, 상기 자외선 흡수계 광안정제에는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계 또는 트리아진계 등이 사용가능하며, 상기 아민광안정제로는 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘 또는 2,4-디-tert-부틸페닐-3,5-디-tert-부틸-하이드록시벤조이드 등을 사용할 수 있다.

더 바람직하게는 Tinuvin 400 및 Tinuvin 292 가 2~3 : 1로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 광안정제는 전체 도료 조성물 중량 대비 0.5 ~ 2 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 0.5 중량% 미만인 경우에는 시간이 경과함에 따라 도막이 쉽게 황변되고 광택이 저하되는 문제가 있고, 2 중량% 초과인 경우에는 도료 저장성이 불안정하게 되는 문제가 있다.

(5) 반응촉매제

일반적으로 자동차 내장재는 플라스틱 소재로 구성되어 있으며, 플라스틱 소재에 도장 후 건조시에 소재의 변형이 발생될 가능성이 있기 때문에 이를 방지하기 위해 저온경화(80℃ 이하에서)가 이루어지는데, 보통 아크릴우레탄 2액형 반응을 이용하고 있으며 생산성 향상을 위해 건조시간도 30분 정도 소요된다.

상기 반응촉매제는 위와 같은 조건에서 충분한 우레탄 가교결합을 시키기 위해 수지 중에 포함된 수산기(OH기)와 경화제 중에 포함된 이소시아네이트기(NCO기)의 반응속도를 향상시키는 역할을 하며, 디부틸 틴 디라우레이트 등을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 반응촉매제는 전체 도료 조성물 중량 대비 0.2 ~ 0.5 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 0.2 중량% 미만인 경우에는 반응속도 향상을 크게 기대할 수 없고, 0.5 중량% 초과인 경우에는 도장의 외관 품질이 저하될 수 있다.

(6) 반응지연제

자가복원 도료에 사용되는 분지화 폴리에스터 수지는 수산기의 함량이 높고 아크릴 수지에 비해 상대적으로 반응속도가 느리므로 반응속도를 향상시키기 위해서는 과량의 반응촉매제가 필요하지만(0.2~0.5 중량%), 이로 인하여 가사시간이 단축되어 작업성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위한 반응지연제를 0.99 ~ 9.0 중량% 추가하는 것이 바람직한데, 상기 반응지연제로는 디케톤 화합물을 사용할 수 있다.

상기 디케톤 화합물은 한 분자 내에 케톤성 카르보닐기가 두 개 있는 화합물을 의미하며, 두 케톤기의 상대적 위치에 따라 1,2-(또는 α-), 1,3-(또는 β-) 및 1,4-디케톤 등으로 다양하게 분류되며, 부탄 다이온 및 헥산 다이온 등을 포함한다. 바람직하게, 본 발명에서는 상기 디케톤 화합물로 2,4-펜탄다이온 등을 사용할 수 있다.

이 때, 상기 반응지연제는 전체 도료 조성물 중량 대비 0.99 ~ 9.0 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 0.99 중량% 미만인 경우에는 본 발명이 요구하는 가사시간을 확보하기 어렵고, 9.0 중량% 초과인 경우에는 반응이 크게 지연되어 작업성이 저하될 수 있다.

2, 용도

본 발명에 따른 스크래치 자가복원 도료 조성물은 자동차 내장부품용 도료 등으로 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 도료 조성물을 이용하게 되면 도료의 가사시간을 증가시킬 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 발명에 따른 경화속도 조절이 가능한 스크래치 자가복원 도료 조성물의 실시예 및 비교예의 시편 성분 및 함량을 하기 표 1에 나타내었으며, 제조 후의 물성과 가사시간을 각각 하기 표 2 및 3에 정리하였다.

구분	함량(중량%)
구분	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7	비교예8
폴리에스터 폴리올	0	34	0	0	0	0	0	0	0
분지화 폴리에스터 수지	34	0	34	34	34	34	34	34	32.69
아크릴 폴리올	34	34	34	34	34	34	34	34	32.69
경화제-1	14	14	28	0	14	14	14	14	13.46
경화제-2	14	14	0	28	14	14	14	14	13.46
반응촉매제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0	0	0.1	0.67
반응지연제	2.7	2.7	2.7	2.7	0	3.0	0	0.9	6.06
광안정제	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	0.97
용매	0	0	0	0	2.7	0	3	2	0
합계	100	100	100	100	100	100	100	100	100

1) 경화제-1 : HDI Trimer(상품명 : Desmodur N 3300)

2) 경화제-2 : HDI Allophanate Trimer(상품명 : Desmodur XP-2679)

3) 광안정제 : UVA(Tinuvin 400) 및 HALS(Tinuvin 292)을 2 : 1 혼합

4) 반응촉매제 : 디부틸 틴 디라우레이트

5) 반응지연제 : 2,4-펜탄다이온

6) 용 매 : 부틸아세테이트

상기 표 1은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 구성 성분 및 함량을 비교한 표이다.

상기 표에서 나타난 바와 같이, 실시예 1은 본 발명에 따른 조성의 일 실시예로서 분지화 폴리에스터 수지와 아크릴 폴리올 수지를 사용하였고, 다관능 경화제를 혼용하였으며, 디부틸 틴 디라우레이트에 2,4-펜탄다이온을 함께 사용하였다.

상기 비교예 1은 분지화 폴리에스터 수지가 아닌 폴리에스터 폴리올을 사용한 조성을 나타낸다.

상기 비교예 2 및 3은 경화제를 종류에 따라 단독으로 사용한 조성을 나타낸다.

상기 비교예 4는 2,4-펜탄다이온을 사용하지 않은 조성을 나타낸다.

상기 비교예 5는 반응촉매제를 사용하지 않은 조성을 나타내며, 비교예 6은 반응촉매제 및 2,4-펜탄다이온을 사용하지 않은 조성을 나타낸다.

상기 비교예 7 및 8은 각각 반응촉매제를 소량 사용하거나 과량 사용한 조성을 나타낸다.

물성을 확인하기 위한 도막건조 조건은 일반적으로 플라스틱 소재 도장 시 건조 조건인 80 ℃ 에서 30분간 건조하였으며 각각의 물성 차이를 표 2에 정리하였고 도료의 가사시간 측정 결과를 표 3에 정리하였다.

	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7	비교예8
탄성회복율 (%)	100	100	80	100	100	미건조	미건조	100	100
탄성회복시간 (분)	1.0	60.0	10.0	1.0	1.0	-	-	10.0	1.0
내스크래치성 (24시간 후)	◎	○	Δ	◎	◎	ⅹ	ⅹ	○	◎
내썬크림성	◎	ⅹ	◎	Δ	◎	ⅹ	ⅹ	Δ	◎
내습성	○	Δ	○	○	○	ⅹ	ⅹ	○	○
내마모성	◎	○	◎	◎	◎	ⅹ	ⅹ	○	◎

※ 평가 기준 : 우수[◎], 양호[○], 보통[Δ], 불량[ⅹ]

ASTM D 412 규격에 의거 실험을 하였으며 먼저 Dumbell형 시편 준비 ISO 527-3 5호형의 시험편에 20.0mm 표점을 표시후 (L0), 100% 신장한 상태로 10분간 방치 후 그립 제거하여 평평한 곳에 방치하여 표선간의 거리를 다시 측정(L1)하여 복원되는 시간을 확인하고 탄성회복률 계산한다. 계산식은 하기와 같다.

가사 시간	실시예1 (Sec.)	비교예1 (Sec.)	비교예2 (Sec.)	비교예3 (Sec.)	비교예4 (Sec.)	비교예5 (Sec.)	비교예6 (Sec.)	비교예7 (Sec.)	비교예8 (Sec.)
초기	11.20	11.25	11.15	11.30	11.25	11.30	11.20	11.15	11.30
0.5 시간	11.25	11.25	11.20	11.30	11.30	11.30	11.25	11.20	11.30
1.0 시간	11.60	11.80	11.30	11.80	14.70	11.60	11.50	11.20	11.55
2.0 시간	11.70	12.00	11.50	12.10	18.10	11.70	11.70	11.60	12.50
3.0 시간	11.90	12.20	11.90	12.50	Gel	11.75	11.85	12.10	16.70

가사시간(pot life, pot stability)이란 2액형 이상의 도료를 사용하기 위해 혼합했을 때 겔화나 경화 등이 일어나지 않고 사용하기에 적합한 유동성을 유지하고 있는 시간이다.

본 발명에서의 가사시간 측정은 상기 표 1의 조성물을 배합 후 상온(25 ℃)에 방치하여 시간 경과에 따른 점도 변화를 포드컵 #4를 이용하여 측정하였으며 측정결과를 상기 표 3에 나타내었다.

상기 표 2 및 3을 통해 알 수 있듯이, 실시예 1은 모든 물성이 우수한 결과를 얻었으며, 경화제 혼합 후 시간 경과에 따른 점도 변화가 크지 않아 작업성이 확보됨을 알 수 있었다.

상기 비교예 1은 분지화 폴리에스터 수지 대신 폴리에스터 폴리올을 사용함에 따라, 탄성 회복 시간이 상당히 길어졌으며, 내썬크림성 등의 물성이 저하되었다.

상기 비교예 2는 경화제-1을 단독으로 사용한 것으로 물성은 양호하나, 탄성회복률 및 내스크래치성이 다소 저하되었다.

상기 비교예 3은 경화제-2를 단독으로 사용한 것으로 탄성회복률 및 내스크래치성은 우수하나 내썬크림성이 다소 저하되었다.

상기 비교예 4는 탄성회복률, 내스크래치성 및 도막 물성은 실시예 1과 동등한 수준이나, 가사시간 측정결과 0.5시간 경과 후부터 도료의 점도가 급격히 증가하였다.

상기 비교예 5 및 6은 시험 조건인 80 ℃ 에서 30분 동안 건조하여도 건조가 되지 않아 물성 시험을 할 수 있는 수준의 충분한 도막이 형성되지 않았는데, 이를 통해 촉매 사용의 필요성을 알 수 있었다.

상기 비교예 7은 반응촉매제를 실시예 1에 비해 소량 사용한 것으로, 충분한 우레탄 반응이 이루어지지 않아 탄성회복시간이 다소 길어지며, 전체적으로 물성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

상기 비교예 8은 반응촉매제를 실시예 1에 비해 과량 사용한 것으로, 도막 물성은 실시예 1과 동등한 수준이나, 가사시간이 3시간 경과 후 급격히 점도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2,4-펜탄다이온을 반응촉매제와 함께 사용하여도 촉매의 함량이 0.7 중량% 이상이 되면 가사시간 제어가 어렵다는 것을 의미한다.

위와 같이, 분지화 폴리에스터 수지와 경화제-1과 다관능 경화제인 경화제-2를 혼합하여 사용할 경우 전반적으로 물성이 우수한 조성물을 얻을 수 있었으며, 일정량의 반응촉매제를 반응지연제인 2,4-펜탄다이온과 함께 사용하면 상온에서 안정적인 점도가 유지되어 가사시간 제어가 가능하며, 정해진 건조조건에서 경화속도가 향상되어 물성이 더욱 향상되는 것을 알 수 있었다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 도료 조성물이 적용된 시편(100)에 인위적으로 형성한 스크래치(200)가 24 시간 경과 후에는 제거된 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 본 발명에 의한 도료 조성물의 우수한 스크래치 자가복원 성능을 알 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100 : 본 발명의 도료 조성물이 적용된 시편
200 : 스크래치

Claims

전체 도료 조성물 중량에 대하여,
분지화 폴리에스터 수지 30 ~ 40 중량%;
아크릴 폴리올 수지 30 ~ 40 중량%;
반응촉매제 0.2 ~ 0.5 중량%; 및
반응지연제 0.99 ~ 9.0 중량%를 포함하며 건조시간이 단축되고 가사시간이 연장되는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 반응촉매제는 디부틸 틴 디라우레이트인 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 반응지연제는 디케톤 화합물인 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제3항에 있어서,
상기 디케톤 화합물은 2,4-펜탄다이온인 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 도료 조성물은 경화제 20 ~ 30 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제5항에 있어서,
상기 경화제는 핵사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트 알로파네이트 트라이머가 중량비 1 : 1~3 으로 혼합된 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제5항에 있어서,
상기 도료 조성물은 광안정제 0.5 ~ 2 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.
제7항에 있어서,
상기 광안정제는 Tinuvin 400 및 Tinuvin 292가 중량비 2~3 : 1로 혼합된 것을 특징으로 하는 스크래치 자가복원 도료 조성물.